DOC《二、电学设计型实验》

同时电表数值变化不明显,会给数据处理带来较大误差,因此,从方便操作、减小误差的角度出发,应选用滑动变阻器R1. 点评在选择器材时,在服从实验目的、实验原理的前提下,首先应考虑保障实验器材及实验者的安全,再考虑尽量减小实验误差.另外,还要注意所选用器材应便于操作. 4.设计处理实验数据方式 【例7】 在LC振荡电路中,如已知电容C,并测得电路的固有振荡周期丁,即可求得电感L.为了提高测量精度,需多次改变C值并测得相应的T值,现将测得的六组数据标在以C为横坐标、r为纵坐标的坐标纸上,即图6―25中用 * 表示的点. (1)L、T、C的关系为_____. (2)根据图6―25中给出的数据点作出T2与C的关系图线. (3)求得的L值是_____. 解析(1)T. (2)如图6―26所示,图线应为一条直线,数据点尽可能靠近直线且均匀分布在直线两侧. (3)仔细观察图象上的数据可知,纵坐标为3位有效数字,横坐标为2位有效数字,在图象上选取两个坐标点A(1.0*10-7,14.5*10―8)和B(3.5*10-7,51.0*10―8). 图线斜率 即 因此 点评 (1)将LC电路的固有周期公式T=变换成T2=,而认识到T2一C图线为一过坐标原点的直线.但在本题中,横、纵坐标的起点不是零,图线在纵轴上有一正截距值. (2)在求解图线斜率时,在图线上选坐标点后,应正确读出坐标点的纵、横坐标的有效数字的位数. 【例8】 下面是在测某电池的电动势和内电阻的实验中记录的六组数据,请在直角坐标系中画出U-I图,并根据图象计算待测电池的电动势和内电阻. 解析 (1)建立坐标轴,由于所得的电压 (U)值集中在1.OOV~1.50V之间,因此建立 坐标轴、确定纵轴坐标原点时,将其起点值起 为1.OOV,使描出的点分布区域扩大,方便作 图,也提高数据处理和实验结果的准确性. (2)描点、作图.根据U=ε一Ir可知,U 与I是一次函数关系,因此,U-I图线应该是一 条直线,如图6―27所示.其中,第四个点明显偏离图线,可见是由偶然误差造成的应舍去. (3)取值、计算.直线与纵轴的交点坐标即为电源电动势ε=1.46V,图线斜率:k=0.72,即得r=0.72Ω 点评 在求解图线斜率时,计算式.但很容易将计算式错列为. 【能力跟踪训练】 1.埋在地下的电缆(两根长输电线,长度约几千米)中的一根导线由于损坏而通地.如:代表电缆,工程师为找电缆通地位置,将终端M、N用导线接通,设计了 如图6―28所示装置.AB是一条均匀电 阻丝,长度约lm左右,通过移动K,观. 察灵敏电流表示数的变化,在AB电阻 丝上能找出一特殊位置,测出特殊位置 至A(或B)的距离,通过计算可求出损 坏处C与电缆始终的距离x. 在K由A点滑至B点的过程中,灵敏电流表的示数将: A.一直减少 B.一直增大 C.先减小至零再增大 D.先增大到某一值然后又减少 2.某物理课外兴趣小组为住宅楼房顶的蓄水 池设计了一个自动注水装置,如图6―29所示,图中 A与B是金属块,M是带动水泵的电动机,试说明它的工作原理. 3.用伏安法测量一个定值电阻的器材规格如下:待测电阻Rz(约100f1);

直流电流表(量值0~10mA、内阻50Ω);

直流电压表(量值O~3V、内阻5kΩ);

直流电源(输出电压4V、内阻不计);

滑动变阻器(O~15Ω、允许最大电流1A);

开关一个,导线若干.根据器材的规格和实验要求画出实验电路图. 4.有一种测定电压表内阻的方法如下:将两节1.5V 的干电池(内阻很小,可忽略不计)、电阻箱、开关、被测电 压表连成如图6-30所示电路,用U表示电压表示数,Rv 表示其内阻,R表示电阻箱阻值,ε表示电源电动势. (1)试证明: (2)改变R测U,记录测试数据如下表所示,请在 图6―31的方格纸上作出一R的关系图线. (3)利用图6―31中的图线求出Rv. 5.实验室备有电阻箱(R)、电流表(该 表表盘上有刻度但无刻度值)、电源(该电 源电动势未知)、开关、导线.现要求利用以 上器材测量一高阻值电阻Rx,已知电源和 电流表内阻可忽略不计,请设计实验方案, 写出计算Rx的表达式. 6.某课外活动小组设计用电学方法测 水流对小球的作用力.如图6―32所示,质量为优的小铅球P系在细金属丝下,悬挂在O点.开始时小铅球P沿竖直方向处于静止状态,将小铅球P放入水平流动的水中时,球向左摆起一定的角度θ,水流速度越大,θ越大.为了测定水流对小球作用力的大小,在水平方向固定一根电阻丝BC,C端在0点正下方,且OC长为h,BC长为L,BC与金属丝接触良好,接触点为D,不计接触点D处的摩擦和金属丝电阻.再取一只电动势为毋、内阻不计的电源和一只电压表,将这些器材连成测量电路. (1)为使水流作用力增大时电压表示数增大,四位同学连接成了下面图6―33所示的四个电路,其中接法正确的是 ( ) (2)设小球平衡时,CD长为x,求水流对小球作用力F的大小. (3)若小球平衡时电压表的示数为U,请写出用m、 I/mA、U、ε、h和L表示F的表达式. 7.某同学用伏安法测定一个常温下使用的阻值约为 2~3kΩ的电阻丝的电阻率,他选用的电压表内阻约为 20kΩ,电流表的内阻约为10Ω,选择能够尽量减小误差 的电路图接线进行实验,读得各组数据用实心圆点标于 坐标图上,如图6-34所示,请画出此实验的电路原理图. 8.有两只电压表(A)和(B),量程已知,内阻不知等于多少;